จุลสารนวัตกรรม ฉบับที่ 64 – สาระน่ารู้ 5

         ด้วยอิทธิพลจากค่ารังสีอาทิตย์จะแผ่เข้ามาสู่ตัวอาคารหรือที่พักอาศัย หลังคาจึงเป็นส่วนหนึ่งที่สัมผัสกับแสงแดดมากที่สุด ความร้อนส่วนนี้จะถูกถ่ายเทเข้ามาสู่บริเวณห้องใต้หลังคา และไปยังบรรยากาศของห้อง ด้วยวิธีการนํา การพา และการแผ่รังสี เหตุนี้จึงนําไปสู่การใช้วัสดุมุงหลังคาเพื่อลดการแผ่รังสีอาทิตย์เข้าสู่ตัว บ้าน การใช้หลังคาสะท้อนแสง และการควบคุมการแผ่รังสีเพื่อลดภาระระบบปรับอากาศภายในบ้าน การปรับปรุงคุณสมบัติการสะท้อนรังสีอาทิตย์ของวัสดุหลังคาเพื่อช่วยป้องกันความร้อนสะสมของพื้นผิวภายนอกนอกจากการเลือกใช้วัสดุในการมุงหลังคาเพื่อลดค่าการถ่ายเทความร้อนเข้าสู่ตัวบ้านแล้ว ยังพัฒนาการระบายความร้อนออกจากห้องใต้หลังคาหรือตัวบ้านโดยการใช้ระบบพัดลมระบายอากาศร่วมกับไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อลดภาระความร้อนที่สะสมอยู่ภายใต้หลังคา การควบคุมของระบบเป็นการควบคุมการทำงานของพัดลมระบายอากาศ
        งานวิจัยนี้ศึกษาการลดการถ่ายเทความร้อนจากห้องใต้หลังคาผ่านฝ้าเพดานโดยใช้ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ และศึกษาผลของการถ่ายเทความร้อนผ่านฝ้าเพดานเข้าสู่ตัว บ้านด้วยวิธีการพาความร้อน ลักษณะของบ้านทดสอบและการติดตั้งเครื่องมือสำหรับทดลอง ในการดำเนินการทดลองได้ทำการทดสอบกับบ้านขนาดเล็กจำนวน 2 หลังซึ่งแสดงดังรูปที่ 1

        โดยแต่ละหลังมีขนาด 1 m3 ผนังบ้านทั้งสี่ด้านทําจากแผ่นสมาร์ทบอร์ด และหลังคาบ้านทดสอบทําจากแผ่นเมทัลชีทไม่มีฉนวนติดตั้งในพื้นที่ใต้หลังคาและมีมุมหลังคา 30° จํานวน 2 หลัง โดยที่ 1 หลัง จะไม่มีการติดตั้งอุปกรณ์ระบายอากาศ หลังที่ 2 จะทําการติดตั้งอุปกรณ์ระบายอากาศด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 32 W ไว้บริเวณฝ้าเพดานมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15.24 cm ซึ่งระบบระบายอากาศด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบ ด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 50 Wp อุปกรณ์ควบคุมการประจุไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar charge controller) ต่อเข้ากับพัดลมระบายอากาศการเก็บข้อมูลนั้นสายเทอร์โมคับเปิ้ลชนิด K (ช่วง: 0 – 800 °C, ± 0.4 °C) ติดตั้งที่ตําแหน่งต่างๆ ของบ้าน ติดตั้งตัววัดค่ารังสีอาทิตย์ (Kipp & Zonen : รุ่น CMP11, <2%) หัววัดการถ่ายเทความร้อน (EKO: MF-180 ±2%)

        ผลการวิจัยการเปลี่ยนแปลงของค่าความเข้มรังสีอาทิตย์และอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม แสดงดังรูปที่ 2 พบว่าในช่วงเวลาเช้า ค่าความเข้มรังสีอาทิตย์ และอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและมีค่าสูงสุดที่ 920 W/m² ที่เวลา 12.10 น. ตั้งแต่ช่วงเวลา 13:00 น.ค่าความเข้มรังสีอาทิตย์ค่อย ๆ ลดลง สําหรับค่า อุณหภูมิสิ่งแวดล้อมสูงสุด 41.2 ºC และมีค่าเฉลี่ย ประมาณ 36 °C ค่าความเข้มแสงรังสีอาทิตย์เฉลี่ย ทั้งวันประมาณ 650 W/m² ตามลําดับ ค่าอุณหภูมิในบริเวณห้องใต้หลังคาได้รับอิทธิพลโดยตรงจากอุณหภูมิด้าน    ล่างของแผ่นวัสดุหลังคาโดยที่วัสดุหลังคาทํามาจากแผ่นเมทัลชีสซึ่งแสดงดังรูปที่ 3 จะเห็นได้ว่าอุณหภูมิห้องใต้หลังคาของบ้านอ้างอิง และบ้านทดสอบจะมีค่าใกล้เคียงกันในช่วงเช้าในช่วง 8.40 น. บ้านอ้างอิงเริ่มมีอุณหภูมิที่สูงกว่าเล็กน้อย มีการสะสมความร้อนเพิ่มสูงขึ้นในช่วงเวลากลางวันโดยมีค่าอุณหภูมิสูงประมาณ 47-48 ºCในขณะที่บ้านทดสอบจะมีค่าอุณหภูมิสะสมที่ห้องใต้หลังคาต่ำกว่าบ้านอ้างอิงตลอดทั้งวันเฉลี่ย 0.7 ºC เนื่องจากอากาศบริเวณรอบ ๆ ห้องใต้หลังคาถูกดึงผ่านท่อของระบบระบายอากาศ จากการทดลองสามารถสรุปได้ว่า การลดค่าการถ่ายเทความร้อนจากห้องใต้หลังคาผ่านฝ้าเข้าสู่ตัวบ้านโดยใช้นวัตกรรมระบบเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตพลังงานไฟฟ้าให้กับพัดลมสามารถช่วยการใช้พลังงานไฟฟ้าได้ 140.16 kWh/year ทําให้อุณหภูมิที่ผิวเพดานด้านบนและด้านล่างภายในบ้านทดสอบมีค่าลดลงประมาณ 1.9-2 ºC ซึ่งผลจาการติดตั้งพัดลมระบายอากาศเซลล์แสงอาทิตย์สามารถลดปริมาณความร้อนสะสมภายในห้องทดสอบที่มีผลต่อการออกแบบขนาดของเครื่องปรับอากาศ

ที่มา
Pukdom J., Somchai T., and Phengpom T. “Heat Gain Reduction Through Ceillin by PV Ventilation System” The Journal of Industrial Technology : Suan Sunandha Rajabhat University, Vol.8, No.1, pp.40-47, 2020.